Equipe NANOMINES-CHIMIE. Institut : MINES PARISTECH, CEP/SCPI+MAT/SIP

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1 Axe principal: Axes secondaires : Equipe NANOMINES-CHIMIE Institut : MINES PARISTECH, CEP/SCPI+MAT/SIP (l équipe regroupe des chercheurs intéressés par l axe appartenant à deux laboratoires de MINES PARISTECH : CEP/SCPI et MAT/SIP) site de CEP/SCPI : site de MAT/SIP : site de NANOMINES : Responsable d équipe : Jean-François Hochepied jean-francois.hochepied@mines-paristech.fr Membres permanents de l équipe : Thierry Delahaye thierry.delahaye@mines-paristech.fr Alain Gaunand alain.gaunand@mines-paristech.fr Alain Thorel alain.thorel@mines-paristech.fr Marie-Hélène Berger marie-helene.berger@mines-paristech.fr Contact C nano de l équipe Hochepied Jean-François Activités scientifiques de l équipe : L équipe NANOMINES CHIMIE développe de nouvelles voies de production de particules minérales nanométriques, nanostructurées ou multi-échelles, par chimie des solutions. Les études portent principalement sur la synthèse de matériaux pour l énergie, qu il s agisse de batteries : hydroxyde de nickel nanostructuré dans le projet Inter-Carnot ONE, de piles à combustibles : oxyde de cérium et cérate de baryum dans le projet européen IDEAL CELL (coordination MAT/SIP), de thermoélectriques nanostructurés : mixtes TiO 2 -SnO 2, ou encore de matériaux pyroélectriques (démarrage de projet ANR ferroenergy). Les travaux portent

2 aussi bien sur des paramètres de procédé (effet de mélange, précipitation homogène, intensification) que sur la physico-chimie des solutions (ph), ou que sur les surfaces des solides en formation (effet des tensioactifs). Dans la plupart des sujets abordés, nous nous intéressons aux objets précipités et cherchons souvent à coprécipiter pour obtenir des phases mixtes ou dopées. Recherche(s) et résultat(s) obtenu(s) dans les domaines d actions des nanosciences : PARTICULES FERROÉLECTRIQUES POUR LA CONVERSION CHALEUR-ÉLECTRICITÉ La co-précipitation d amorphes suivie de cristallisation hydrothermale a permis d obtenir une grande variété de particules de type perovskite de composition complexe contrôlée et de gamme de taille allant de quelques centaines (photo) à quelques dizaines de nanomètres. Ce contrôle fin de leur composition à l échelle nanométrique et de leur taille permettra d optimiser leurs propriétés ferroélectriques dans le cadre du projet ANR «Ferroenergy» qui démarre fin 2010, rassemblant un consortium de chimistes, physico-chimistes et physiciens et dont le laboratoire CEP/SCPI assure la coordination. L objectif de ce projet est de réaliser le premier système par suspensions colloïdales industriellement viable de conversion de chaleur en électricité.

3 DES NANOPARTICULES COMME PRÉCURSEURS DE CÉRAMIQUES THERMO-ÉLECTRIQUES Un projet de l équipe NANOMINES CHIMIE consiste à préparer des nanoparticules d oxyde mixte de titane et d étain servant de précurseurs à des céramiques thermoélectriques nanostructurées par décomposition spinodale. Ces nanoparticules s avèrent être de meilleurs précurseurs que ceux habituellement choisis, permettant une densification sans additifs d aide au frittage notoirement préjudiciables aux performances du matériau. CRISTALLISATION HYDROTHERMALE EN CONTINU DE NANOPARTICULES DE DIOXYDE DE TITANE Nanoparticules de dioxyde de titane (la longueur du trait représente 50nm) Un procédé de cristallisation hydrothermale en continu de nanoparticules de dioxyde de titane à partir de précipités amorphes a été mis au point. A type de précipité amorphe fixé, la température et le temps de passage permettent de contrôler la taille moyenne dans la gamme 5-20nm. Les particules d anatase ci-contre ont ainsi été obtenues en seulement quelques minutes. Programme de recherche : Etude de la coprécipitation d amorphes suivies de cristallisation hydrothermale sur des systèmes modèles. Application aux matériaux pour le stockage et la conversion d énergie. Références :

4 Effect of hydrothermal ripening on the photoluminescence properties of pure and doped cerium oxide nanoparticles Mickaël Palard, Jérémy Balencie, Aude Maguer, Jean-François Hochepied Materials Chemistry and Physics 120 (2010) Effect of Surface Modification on Fluorescence and Morphology of CdSe Nanoparticles Embedded in 3D Phosphazene-Based Matrix: Nanowire-like Quantum Dots K. Šišková, M. Kubala, P. Dallas, D. Jančík, A. Thorel, P. Ilík, R. Zboři Accepted October 2010, Journal of Materials Chemistry Fluorescence and spin properties of defects in single digit nanodiamonds J. Tisler, G. Balasubramanian, B. Naydenov, R. Kolesov, B.Grotz, R. Reuter, J-P.Boudou, P.Curmi, M.Sennour, A.Thorel, M. Börsch, K.Aulenbacher, P.R. Hemmer, F. Jelezko, J. Wrachtrup ACS Nano, 2009, 3 (7), pp Photoluminescent diamond nanoparticles for cell labeling: study of the uptake mechanism in mammalian cells O.Faklaris, V.Joshi, T.Irinopoulou, P.Tauc, H.Girard, C.Gesset, M.Senour, A.Thorel, J-C.Arnault, J- P.Boudou, P.A.Curmi, F.Treussart ACSNano, (Optics (physics.optics), 2009 Synthesis of hafnium germanate (HfGeO4) particles: Impact of crystallization route on X/UV conversion properties J. Balencie, L. Levy, J.-F. Hochepied Materials Chemistry and Physics 112 (2008) A quantitative morphological analysis of nanostructured ceria-silica composite catalysts M. Moreaud, D. Jeulin, A. Thorel, J.Y. Chane-Ching Journal of Microscopy, vol 232, issue 2 (2008) Pages Porphyrins as SERRS spectral probes of chemically functionalized Ag nanoparticles

5 K.Siskova, B.Vlckova, P.Y.Turpin, A.Thorel, A.Grosjean Vibrational spectroscopy, (2008), 48, p Synthesis of Hafnium germanate by co-precipitation routes J. Balencie, L. Levy and J.-F. Hochepied* Thin Solid Films 515 (2007) Synthesis of BaCeO 3 and BaCeO 0.9 Y 0.1 O 3-δ from mixed oxalate precursors AP Almeida de Oliveira*, J. Hafsaoui, J.-F. Hochepied, M.-H. Berger and Alain Thorel, Journal of the European Ceramic Society, 27 (2007) Nanostructured Particles by Controlled Precipitation Techniques. Example of Nickel and Cobalt Hydroxides C. Coudun, E. Amblard, J. Guihaumé and J.-F. Hochepied* Catalysis Today, 124 (2007) Importance of TEM sample preparation: Application to YBa2Cu3O7 thin films deposited on 13 SrTiO3 J.Ayache, A.Thorel, C.Kisielowski, U.Dahmen, R.Kilaas, S-J.Kim2, G.Passerieux, J.Lesueur, S.Lartigue- Korinek Proceedings of the France/Berkeley Workshop at NCEM, January 4-5 (2007) (co-organizer): Electron Microscopy of Materials at the Nanoscale Crossing the Threshold to Atomic Resolution Imaging Surfactant effects on ph-controlled synthesis of nickel hydroxides C. Coudun, F. Grillon and J.-F. Hochepied* Colloids and Surfaces A, 280 (2006) Nickel Hydroxide Stacks of Pancakes Obtained by the Coupled Effect of Ammonia and Template Agent C. Coudun and J.-F. Hochepied

6 J. Phys. Chem. B 109 (2005) Surface characterisation and properties of ordered arrays of CeO 2 nanoparticles embedded in thin layers of SiO 2 surfaces J.Y.Chane-Ching, M.Airiau, A.Sahibed-Dine, M.Daturi, E.Brendle, H.Balard, F.Ozil, A.Thorel, A.Corma Langmuir, 21 (4), (2005) Morphology and chemical analyses of catalysist Ceria nanoparticles embedded in a mesoporous silica support A. Thorel, R. Molins,, M. Moreaud, D. Jeulin, O. Sanséau, J-Y. Chane -Ching, Keynote lecture, Proceedings of the Annual Congress of the Brazilian Society for Microscopy (CSBMM, Aguas de Lindoia, Brazil, August 2005) Controlled Precipitation of Zinc Oxide Particles at Room Temperature A. P. Almeida de Oliveira, J.-F. Hochepied, F. Grillon and M.-H. Berger Chem. Mater. (2003), Vol 15(16); pp